• Электродинамика резонансных метананоструктур, совместимых с элементами управления магнитного (комбинации с ферритом), электрического (с варакторами), оптического (с полупроводником при фотовозбуждении)

  Руководитель направления Крафтмахер Г.А. вед. научн. сотр., к.т.н.

  
  

  Взаимодействие с микроволнами в волноводах, резонаторах, интерферометрах.

• Искусственные магнитные проводники (ИМП) для применений в СВЧ

  Руководитель направления Казанцев Ю.Н. гл. научн. сотр. д.ф.-м.н., проф.

  
  

• Плазмонные резонансы в условиях дифракции электромагнитных волн оптического диапазона на нанообъектах из золота (серебра)

  Руководитель направления Анютин А.П. вед. научн. сотр. д.ф.-м.н.

  
  

• Методы лазерной интерферометрии для изучения сейсмических процессов в окружающей среде

  Руководитель направления Дубров М.Н. вед. научн. сотр. к.ф.-м.н.

  
  

  Лучеводный полигон ФИРЭ. Автоматизированный управляемый интерферометр-дальномер. Анализ параметров интерферограммы и точности измерений

• Магнито- и электрически управляемые метаструктуры
  • В модифицированном интерферометре на основе волноводного тройника с метаструктурой «ферритовая пластина + нагруженные варакторами проводящие элементы в виде диполя или колец» в качестве управляемого разделителя пучка в диапазоне 3-6 ГГц впервые экспериментально обнаружено специфическое селективное воздействие ферромагнитного и дипольного резонансов на интерферограмму. Наблюдается зависимость формы, ширины, интенсивности и частоты интерференционной полосы от величины и знака магнитостатического поля H, взаимоположения ферромагнитного резонанса и полосы, а также от величины электрического напряжения на варакторах. Обнаружена невзаимность прохождения микроволн в интерференционных полосах запрета, характеризуемая изменением коэффициента прохождения T при инверсии H. Невзаимность увеличивается при возбуждении ФМР вблизи полосы. В этом случае с изменением знака H наблюдается скачок T на два порядка до уровня полос прозрачности. Знак невзаимности зависит от взаимоположения ФМР и полосы запрета и может меняться при небольшом изменении величины H.
  • Предложена простая в технологическом отношении метаструктура, содержащая ферритовую пластину, решетку резонансных проводов и ортогонально асимметрично расположенную медную полоску, нагруженную варактором. Структура исследована в прямоугольном волноводе в диапазоне 3-6 ГГц при наложении внешнего магнитного поля. Обнаружены невзаимные эффекты и переключение невзаимности с изменением напряжения на варакторе.
  • Предложено новое применение метаструктур в качестве разделителя пучка в мета-интерферометре, а также отражателя резонатора Фабри−Перо, расположенного в h-плече на некотором расстоянии от короткозамыкателя, которое позволяет управлять многоканальной фильтрацией микроволн при изменении напряжения на варакторах.
  • Впервые экспериментально показано, что применение в мета-интерферометре пространственно разнесенных и независимо электрически управляемых от разных источников резонансных метаструктур позволяет независимо управлять частотой и шириной индивидуальной полосы запрета в диапазоне 3…6 ГГц при изменении напряжения обратного смещения на варакторах в пределах 0−20 В. Предложена селективно управляемая многополосная фильтрация микроволн в мета-интерферометре с пространственно-разнесенными метананоструктурами в качестве управляемых разделителя пучка и отражателя резонатора Фабри-Перо.
  
  Публикации:
  
  • Г.А. Крафтмахер, В.С. Бутылкин , Ю.Н Казанцев , В.П. Мальцев. Магнито- и электрически управляемая микроволновая интерферограмма в мета-интерферометре. Письма в ЖЭТФ. 2019, том 109, вып. 4, с. 224−230
  • Kraftmakher G., Butylkin V., Kazantsev Y., Mal’tsev V. // Electron. Lett. 2017. V. 53. № 18. P. 1264.
  • Kraftmakher G. A., Butylkin V. S., Kazantsev Yu. N., Mal’tsev V. P., and Nikitin I. P. Interferogram Control in a Meta-Interferometer with a Metastructure of Linear Wires as a Reflector of a Fabry–Perot Cavity. J. Commun. Technol. Electron. 2021. V. 66, No 1, P. 1-13.
  • Kraftmakher G. A., Butylkin V. S., Kazantsev Yu. N., Mal’tsev V. P., and Nikitin I. P. G. A. Multichannel Microwave Filtration with Dipole and Chiral Elements in a Meta-Interferometer with a Fabry–Perot Resonator. J. Commun. Technol. Electron. 2021. V.66, No 2, P. 101-117.
  • Крафтмахер Г.А., Бутылкин В.С., Казанцев Ю.Н., Каленов Д.С., Мальцев В.П. Воздействие резонансных откликов пространственно разнесенных и независимо электрически управляемых метаструктур с варакторами на микроволновую интерферограмму мета-интерферометра. РАДИОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. 2021, том 66, № 12, с. 1147–1154.
  • G.A. Kraftmakher, V.S. Butylkin, Yu. N. Kazantsev, D.S. Kalenov, and V.P. Mal’tsev. Functional Features of a Meta-Interferometer with Spatially Separated and Independently Electrically Controlled Metastructures Based on Chiral and Dipole Electrical Conductive Elements. J. Commun. Technol. Electron. 2022. V. 67, No 5, P. 493-502.

• Оптически управляемые метананоструктуры. Фотоиндуцированная диэлектрическая проницаемость полупроводников - элементов оптического управления
  • Предложены, реализованы и исследованы в волноводе и мета-интерферометре в диапазоне 3−12 ГГц управляемые методами фотоники метаструктуры, содержащие резонансные электропроводящие дипольные и киральные элементы с CdS и CdSe в разрывах. Впервые обнаружено в эксперименте, что при изменении мощности оптического излучения P_λ, направляемого оптоволокном в область разрыва, в ситуациях, когда энергия h ν фотона не только выше ширины запрещенной зоны E_g [h ν (λ₁ = 0.53 мкм) > E_g], но и ниже ее [h ν (λ₂ = 0.97 мкм) < E_g], в спектре прохождения микроволнового излучения происходит трансформация резонансного отклика соответствующего элемента (плавное изменение интенсивности практически до уровня прозрачности, сопровождаемое смещением частоты в сторону низких частот), а также трансформация полосы запрета в интерферограмме мета-интерферометра с изменением ширины в несколько раз.
  • Впервые экспериментально проведенными исследованиями в ГГц-диапазоне фотоиндуцированной диэлектрической проницаемости (ФИДП) при волоконно-лазерном облучении образцов Si (элементов управления в микроволновой фотонике) обнаружено существенное отличие особенностей ФИДП от известных в ТГЦ-диапазоне. Примененный теоретический подход на основе выдвинутой гипотезы об экситонном происхождении ФИДП полупроводников позволил объяснить эти различия, описав единым образом, в отличие от модели свободных зарядов Друде, поведение ФИДП полупроводников в широком диапазоне частот, объединяющем ГГц- и ТГц-диапазоны.
  • Предложено новое применение метаструктур в качестве разделителя пучка в мета-интерферометре, а также отражателя резонатора Фабри−Перо, расположенного в h-плече на некотором расстоянии от короткозамыкателя, которое позволяет управлять многоканальной фильтрацией микроволн при изменении напряжения на варакторах.
  
  Публикации:
  
  • Г.А. Крафтмахер, В.С. Бутылкин , Ю.Н Казанцев , В.П. Мальцев, П.С. Фишер. Трансформация микроволновых резонансных свойств метаструктур с CdS и CdSe при одно- и двухфотонном возбуждении. Письма в ЖЭТФ. 2021, том 114, вып. 9, с. 586−595.
  • V.S. Butylkin, P.S. Fisher, G.A. Kraftmakher, Yu.N. Kazantsev, D.S. Kalenov, V.P. Mal’tsev, and M.P. Parkhomenko. Exciton Contribution to the Photoinduced Giga- and Terahertz Permittivity of Semiconductors. J. Commun. Technol. Electron. 2022. V. 67, No 12, P. 1436-1442.
  • V.S. Butylkin, P.S. Fisher, G.A. Kraftmakher, Yu.N. Kazantsev, D.S. Kalenov, V.P. Mal’tsev, and M.P. Parkhomenko. Photoinduced Microwave Permittivity of Semiconductors: Exciton Mechanism. J. Commun. Technol. Electron. 2023. V. 68, No 2, P. 144-148.

• Радиопоглотители

  Для выяснения функциональных возможностей радиопоглотителей (РП), использующих искусственные магнитные проводники (ИМП), рассмотрены характеристики РП на основе резистивной пленки с сопротивлением 120 π Ом и ИМП в составе пары емкостных решеток и электропроводящего экрана. Получены аналитические выражения для частотно-угловых зависимостей коэффициента отражения от РП.

  Публикации:
  
  • Yu. N. Kazantsev, G. A. Kraftmakher, V. P. Maltsev, and V. S. Solosin. Radio Absorber Based on an Artificial Magnetic Conductor and Resistive Film. J. Commun. Technol. Electron. 2022, V. 67, No. 4, P.. 369–374.

• Малогабаритные экраны, востребованные в технике мобильной связи для защиты пользователей от электромагнитного излучения

  Рассмотрена возможность реализации малогабаритных экранов с помощью искусственного магнитного проводника ИМП1 на основе анизотропного композиционного материала из емкостных решеток (или ИМП2 из чередующихся слоев диэлектрика с большой и малой диэлектрической проницаемостью) при расположении дипольного излучателя практически на поверхности экрана. Аналитически и численно получены оценки диэлектрической проницаемости композиционных материалов в зависимости от размеров их структуры и характеристики экранирования электромагнитного излучения ИМП-экранами на основе этих материалов.

  Публикации:
  
  • Kazantsev, Y.N., Kraftmakher, G.A., Mal’tsev, V.P. Solosin V.S. Shielding of Electromagnetic Radiation by an Artificial Magnetic Conductor Based on an Isotropic Composite Material Consisting of Capacitive Gratings. J. Commun. Technol. Electron. 2022. V. 67, No. 8, P. 930–937.
  • Kazantsev, Y.N., Kraftmakher, G.A., Mal’tsev, V.P. Solosin V.S. Artificial Magnetic Conductor Based on a Composite Material with Anisotropic Dielectric Permittivity and Its Application as a Small Screen. J. Commun. Technol. Electron. 2022. V. 67, No 9, P. 1055–1062

• При изучении свойств плазмонов, локализующихся вблизи поверхности наноструктур в зависимости от резонансных частот, численно решены двумерные задачи дифракции с расчетом поперечника, диаграммы рассеяния и структуры ближнего поля электромагнитных волн в оптическом диапазоне длин волн на наноструктурах из золота (серебра): звездообразном наноцилиндре в диапазоне 400 нм < λ < 900 нм, треугольном кластере из трех одинаковых цилиндров (300 нм < λ < 900 нм), выпукло-вогнутой нанооболочке (320 нм < λ < 1500 нм). Отмечены влияние геометрии наноструктур и угла падения плоской волны. Найдены условия вырождения плазмонов и наличие связанных резонансов.
  Показано, что для:
  Звездообразного наноцилиндра, контур поперечного сечения которого представляет собой звездообразную кривую, характерно существование одного резонанса у поперечника рассеяния и нескольких резонансов в спектре рассеяния;
  Кластера из трех одинаковых серебряных круговых наноцилидров характерно слабое влияние угла падения плоской волы и потерь в серебре в области дипольного резонанса. Характерно сильное влияние потерь на мультипольные резонансы, которое приводит к слиянию полей мультипольных резонансов в один общий резонанс. Обнаружен переход резонанса плазмонов в резонанс внутренней области кластера;
  Нанооболочки, внешний и внутренний контур поперечного сечения которой представляет собой симметричную выпукло-вогнутую кривую, характерны наличие выраженных мультипольных резонансов, возможность смещения дипольного резонанса в область λ ≈ 1500…1700 нм и значительное различие резонансных длин волн у дипольных и мультипольных резонансов.
  

  Публикации:
  
  • Anyutin A.P. Plasmon Resonances in a Star-shaped Golden Nanocylinder. J. Commun. Technol. Electron. 2022. V. 67, No 1, P. 34-29.
  • Anyutin A.P. Bound Plasmon Oscillations and Resonances in a Triangular Cluster of Three Silver Nanocylinders. J. Commun. Technol. Electron. 2022. V. 67, No 5, P. 515-521.
  • Anyutin A.P. Bound Plasmon Resonances in a Linear Cluster of Six Silver Nanocylinders. J. Commun. Technol. Electron. 2022. V. 67, No 6, P. 603-610.
  • Анютин А.П. Плазмонные резонансы в выпукло-вогнутой нанооболочке из серебра нананоцилинров. РиЭ. 2022, Т. 67, № 7, с. 638–644.

• Предложен и реализован новый оригинальный метод измерения деформаций Земли с помощью параллельно работающих и разнесенных на большие расстояния лазерных деформографов и прецизионных наклономеров для обнаружения крупномасштабных геофизических процессов глобального характера, которые могут быть квалифицированы как предвестники сильнейших тектонических землетрясений. Обработаны и проанализированы экспериментальные данные измерительной сети, включающей шесть пунктов наблюдения (три лазерно-интерферометрических установки и три наклономерных станции), отстоящих на 130-8100 км друг от друга. Длиннопериодные 10-40 минутные колебания, регистрируемые с характерной временной задержкой, коррелируют с возникновением мощных тропических циклонов в океане, которые могут воздействовать на движение тектонических плит и возбуждать литосферу и атмосферу Земли.

  Публикации:
  
  • M. Dubrov, V. Volkov, I. Larionov, J. Mrlina, V. Polak and D. Aleksandrov. Application of spaced system of laser interferometers and tiltmeters for sharing the earthquakes precursory events, Issue: EPJ Web of Conferences, Volume 254, Article Number 03002 (2021)
  • Д.В. Александров, М.Н. Дубров, И.А. Ларионов Сравнение интерферометров разных типов при построении разнесенной системы регистрации глобальных геофизических явлений. Труды XXIX Международной Конференции ЛАЗЕРНО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ–2021. Новороссийск, Краснодарский край 13–18сентября 2021г., с.188-189
  • Minin Iu.B., Aleksandrov D.V., Dubrov M.N., Fedorov M.V. INVESTIGATION OF HIGH-PRECISION LASER INSTRUMENT FOR FABRICATION OF INTEGRATED CIRCUITS AND MONITORING OF SEISMIC AND GRAVITATIONAL PROCESSES. Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2021. № 4. С. 182-186

• Экспериментально получены и проанализированы зависимости видности интерференционной картины от изменения длины резонатора лазера при различных значениях длины измерительного плеча трехзеркального интерферометра.  Зависимости видности от расстояния до внешнего отражателя содержат характерные точки, определяемые соотношением между длиной резонатора лазера и указанным измеряемым расстоянием и являющиеся реперными при построении высокоточных лазерно-интерферометрических инструментов.

  Публикации:
  
  • Булатов И.С., Коробов Н.А., Александров Д.В., Дубров М.Н. / Исследование характеристик видности интерференционной картины в трехзеркальном лазерном интерферометре-дальномере / ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ, 2022, №5.
  • И.С. Булатов, Н.А. Коробов, Ю.Б. Минин, М.Н. Дубров, М.В. Федоров. Исследование лазерного инструмента для высокоточного измерения длины и перемещений, Труды 64-й Всероссийской научной конференции МФТИ. 29 ноября – 3 декабря 2021 г

Информация о лаборатории доступна также на сайте Фрязинского филиала ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН